教授带你“逛“专业

专业名称:高分子材料与工程

专业导游:高分子科学与工程学系 高长有教授 邱利焱教授


 

Q1:高分子材料与工程专业的学习(研究)对象是什么?

这个专业理工结合,比较特殊。在硕士阶段,我们设有理科的“高分子化学与物理”专业和工科的“高分子材料”两个专业。这是因为高分子是从有机化学中派生出来的,需要化学合成。但高分子生产之后其加工跟一般的无机材料、金属材料不同。因为它有一个很大的特点——黏弹性,此外你给它一个作用力,虽看不出有变化,但其实际上一直非常缓慢地变化着,我们称之松弛现象。所以高分子涉及合成与加工两方面。

高分子材料,我们又叫它石油化学工业。每一个发达的国家,石油化学工业里60%~70%的产值是由高分子来体现的。此外,服装材料中也有高分子,平时所用的橡胶、塑料也是高分子。所以高分子到处都在。

以音箱为例,其转角等地方对材料的要求就很高。从材料的角度来讲,这种地方,我们称之为应力集中——裂开来的地方。鉴于任何液体都有一个黏度,而高分子加工时需弄成熔体状态,其黏度多数时候都很大。让一个黏度很大的液体流到这种转角去,难度很大,一开始通常要给它一个很大的作用力。鉴于高分子是一种长链分子——很多原子串在一起,给高分子一个很大的作用力后,它会像一根线被丢在流动的水中那样被拉长,但此时它处于动力学上的不平衡状态。要回到类似于被丢在地上乱糟糟的团状线团的平衡状态时,高分子就要收缩。在使用过程中,高分子的收缩虽然很慢,肉眼观察不到,但它的收缩会逐步在转角等地产生裂纹,继而开裂。这种过程,一般的材料都不会碰到,但在高分子里就会碰到。

所以高分子既不是化学,也不是材料;既是化学,更是材料。

Q2:高分子材料与工程专业本科核心课程有哪些?

高分子材料与工程专业本科核心课程有:有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、高分子材料、功能高分子导论等。其中,高分子化学、高分子物理和高分子材料都有相对应的实验课。

Q3:学高分子材料与工程专业的学生需要具备什么特质?

我认为一个专业需要各种各样的人,高分子也是一样。高分子用途广泛,生活中到处有高分子,包括饮用水的水处理、医药中部分口服药品外面那张膜是高分子,化妆品中的PEG也是高分子。所以不能说学这个专业的学生需具备什么特质或者说哪类学生特别适合学这个专业,我倒觉得更应该是学生在选择高分子后,能够主动去适应这个体系,发挥自身的特点,不断深入,持之以恒。

当然,对高分子专业来讲,它是一个理工科的专业,通常是原来选理科的人来学,这样有比较好的基础。

Q4:在高分子材料与工程专业学习过程中,有可能遇到的困难是什么?

困难主要在于从经典化学到高分子化学的改变。因高分子是混合物,故高分子化学的化学式、结构不明确。在经典化学中,化合物有明确的分子式,但到了高分子化学,很多时候我们只能说大概是这样,不够明确,这会令学生困惑。

等到学习高分子物理,困惑就更多。因为本身学科体系可能尚未完全建立,很多东西只是在研究过程中的一定条件下,觉得应该是那么回事,没有完全定论。这种现象,对学生甚至老师来说,都是困惑的。我也是进行若干年的科研与工作之后,才逐渐理解。

理解模型除了科研,另一方法就是你要舍得花时间去看该模型的提出过程,了解为什么这么提出来,而不是仅限于书上告知的具体模型。但对绝大部分学生来讲,现在不可能这样做,学生常学生对此有困惑。而高分子物理里面一大堆的公式,容易混淆,例如黏弹性、橡胶弹性,学生常质疑其是否有用。

此外,高分子是大分子混合物,每一个聚合物的分子量达几万、几十万,甚至上百万,分子量庞大,且混在一起,此时就需要统计理论来总结规律。高分子物理里有大量统计理论,但统计理论对一般人来讲,就很难理解。

Q5:社会上是否存在对高分子材料与工程专业的理解误区?

很多人认为高分子材料是不环保的,特别是所谓的“白色污染”,这样的说法是不科学的。高分子材料从制造、使用、处置和无害化处理的多环节的综合评价的结果来看,是对环境污染最小和能量消耗最少的材料。国内之所以出现所谓的“白色污染”,是因为人们没有养成良好的环境保护理念和垃圾定点处置的习惯。

此外,许多人都认为学习高分子材料与工程专业可能对学生身体有所伤害。事实上,本专业是相关学科中危害最小专业的之一。顾名思义,高分子即分子量较大的分子,与一般的小分子相比,其分子量往往达到几万甚至几十万,这么大的分子量人体的细胞是不能吸收的。因此虽然很多小分子是有生物毒性的,一旦变成高分子就成为无毒材料,最典型的例子就是我们所用的腈纶,其单体丙烯腈毒性较大,但是聚合后的腈纶能够用来制作衣物。由于高分子研究的往往都是我们生活中常用的如餐具、衣物、包装用品所用材料,同时蛋白质、淀粉、蔗糖、纤维素等天然高分子材料也是我们研究的对象,只要你做实验规范、保护得当,高分子学科是一门非常安全的实验学科。学习和掌握了高分子的相关知识,不仅可以成为你事业的方向,还可以使自己的生活过得更加健康和环保。

Q6:现实中有哪些问题需要通过高分子材料与工程专业的人才来解决?

生活中很多地方要用到高分子。例如,微电子工业若没有高分子就难以存在,因为绝缘材料都为高分子材料,包括电路板里面的绝缘材料、光刻胶。另外,医药、石油化工、化妆品等行业都离不开高分子,生活中基本上大大小小的问题都有涉及。

Q7:高分子材料与工程专业的毕业生,主要面向哪些行业就业?

就业各行各业都可以。我们系60%~70%学生读研究生、出国,真正本科一毕业就去工作的比较少,硕士毕业很容易找工作。用人单位招聘时,通常就说需要高分子背景的人。

Q8:高分子材料与工程专业有哪些知名校友?

全国著名的高分子科学家王葆仁院士、冯新德院士、钱人元院士、于同隐教授、杨士林教授、徐僖院士、潘祖仁教授、沈之荃院士、沈家骢院士等,均毕业或执教于浙江大学,他们为中国高分子科学的建立和发展做出了卓越的贡献。


高分子材料与工程最吸引我的——

  

我选择这个专业,主要缘于高中时期对化学的兴趣,以及对酚醛树脂的一点粗浅认识—原来化学还可以产生这么用途广泛的材料,直接地丰富和改善我们的生活!高分子科学产生于上世纪30年代,是一门新兴的前沿交叉学科。高分子材料的合成来源于化学和化工过程,产生的分子量很大的物质—高分子化合物,通过适当的加工和改性过程,可以作为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、生物材料、光电材料、分离膜材料等广泛应用于日常生活、国防、航空航天、交通运输、健康医疗、环境保护等众多领域。现代的高分子科学,与医学、生命科学、能源、纳米、光电等领域产生了更加深入的交叉与合作,造就时代高材、推动新兴学科发展。

——高长有 教授

 

宇宙在物理过程中诞生,生命在化学过程中演化。加入高分子系是因为我看到了高分子人不停留在对化学规则的探索上,他们利用已有知识摸索应用前景的努力大大提升了人类的生产效率和生存质量。我国2014年三大合成高分子材料产量已经超过一亿吨,而在轻量化需求的驱动下,高分子材料在未来将会更加重要的作用。选择这个专业不仅是为了在产业转型洪流中掀起一朵浪花,更是为了留住设计成为产品、构思映入现实的刹那内心的壮阔波澜。

——2012级本科生秦颖

 

 “老和山下,高物高化”,这样一句话,被我用来总结本科四年的学习与生活。物理、化学都是极为重要的自然科学,当将这二者结合应用于高分子化合物,便产生了我们所见到的塑料、橡胶、纤维等,而这几样东西,已经成为了生产生活中不可或缺的重要元素。在经历过本科的学习后,我们将更为深入地了解它们的性质以及合成方法,使得我们在生活中能够更好地将其选择与应用。科学,源自生活,也改变生活。

——2017级直博生舒潇

 

我为什么要选择高分子专业?

在理综的三科中,我最喜欢的就是化学,所以在选择专业的时候,我首先考虑的就是化学类的专业。相比于理论研究,我更倾向于实验、应用,于是在众多化学类专业中,我选择了高分子专业。

高分子是一个庞大的家族,注定了它拥有广泛的用途,各个行业甚至我们的生活中都离不开它。举几个简单的例子,我们穿的衣服,我们用的水杯,零食的包装,都是高分子化合,同时汽车骨架,净水滤网,航天涂料等,也离不开高分子的贡献。可以说,高分子专业的就业选择空间是十分广泛的,而且工作性质以研发为主,对于喜欢化学的人来说是很好的选择。

再说说我这四年在高分子专业学到了什么。除了专业知识,最重要的是解决问题的方式。化学类的专业,都会涉及众多的实验,但是高分子专业中在本科阶段就会接触大量的实验,极大的锻炼了自己的实验能力。同时,在实验中遇到问题时,都会经过 思考问题原因——制定解决方案——实验验证 这一过程。大量实验的前提下,这种锻炼的次数就变得很多,长期下来,对待问题的敏锐性就会提升,同样的事情别人可能还在想这个问题到底是怎么回事,你可能已经制定出了解决方案。这种思维的锻炼,在本科生阶段可以说是十分少的。而有了这种锻炼,你自身的优势会慢慢在以后的学习工作中体现出来,相当于是提升了自己的竞争力。

说了这么多,其实就是建议那些真心喜欢化学,喜欢研发的同学们,可以选择这个正在飞速发展的,拥有良好就业前景的专业。

 

——2012级本科生钱进